In this study, mechanical and electrochemical characteristics with welding material in MIG welded with ROBOT for dissimilar Al alloys were investigated using various experiment methods. The MIG welding by ROBOT with ER5183 and ER5556 for the 5456-H116 and 6061-T6 Al alloy were carried out. The hardness of welding zone was lower than that of base metal. In electrochemical experiment, ER5183 welding material presented excellent characteristics. The yield strength and maximum tensile strength in welding with welding material of ER5183 presented lower value than those of ER5556. The elongation and time-to-fracture showed the opposite results.
In this study, the strength safety of a composite fuel tank which is fabricated by an aluminum liner of Al6061-T6 materials and composite layers of carbon/epoxy-glass/epoxy composites has been analyzed by using a finite element analysis technique. In order to enhance the durability of the composite fuel tank, an autofrettage process was used and compressed natural gas was supplied to the prestressed fuel tank. The FEM computed results on the stress safety of autofrettaged gas tanks were compared with a criterion of design safety of US DOT-CFFC and Korean Standard. The FEM computed results indicated that the stress safety of autofrettaged fuels tanks shows instability at the dome zone and uniform stability at the parallel body, which provide an evaluation data for a strength safety of autofrettaged composite fuel tanks. The computed results show that the stress safety of 9.2 liter composite fuel tanks satisfied the safety criteria of four evaluation items, which are provided by US DOT-CFFC and KS and indicated a safe design.
Al alloys have been used widely for commercial and military ships in most ocean countries since mid-1950s, and the value as light metal with high mechanical strength has been proven. As the safety and fuel efficiency of Al ships have improved, she can carry more freight, sail faster and travel longer distances. Furthermore, in the shipbuilding industry, Al alloys are applied as structural materials for ships to various areas including the deck of luxurious cruises, battleships and leisure ships. In addition, Al alloys are being spotlighted as environmental-friendly material as they can be recycled even after end of lifespan. However, Al alloys for ships must be carefully selected after considering corrosion resistance, endurance, strength, and weldability in sea water environment. Al alloys to satisfy these conditions are used widely include 5000 series Al-Mg alloy and 6000 series Al-Mg-Si alloy. Thus, this study selected and evaluated the cavitation characteristics of the 5000 series Al alloys that are used in hulls that directly contact seawater and the 6000 Al alloys that are used in the upper structures of ships. Results of cavitation test with time, weightloss and cavitation rate of 5456-H116 showed the smallest damage among 5052-O, 5456-H116 and 6061-T6.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.10
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pp.170-179
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2000
The objective of this study is to develop an analytical module for the prediction of burr formation during cutting process using the finite element method. This module is based on the rigid-plastic finite element method, ductile fracture criterion, fracture propagation technique and node separation criterion. The sequence of burr formation from burr initiation through end of burr formation is simulated and investigated by this module. The effect of material properties, such as AL6061-T6, AL2024-T4 and Copper, and cutting condition, such as rake angle and cutting depth, on burr formation is also discussed in this study. To validate this module the analysis results are compared with experimental ones.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.12
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pp.98-106
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2016
Measurements of the elastic modulus and hardness using a nano indentation machine rely on the equation for the fitted contact area, which is valid for only sink-in materials. For most soft engineering materials that involve pile-up behavior rather than sink-in, the contact area equation underestimates the contact area and thus overestimates the elastic modulus and hardness. This study proposes a correction method to amend erroneous hardness measurements in pile-up situations. The method is a supplemental derivation to the original hardness measurement with the known value of the elastic modulus. The method was examined for soft engineering metals, Al 6061 T6 and C 12200, via tensile tests, nano indentation tests, impression observations, and finite element analysis. The proposed technique shows reasonable agreement with the analytical results accounting for strain gradient plasticity from a previous study.
Kim, Yeong-Bok;Park, Il-Cho;Lee, Jeong-Hyeong;Kim, Seong-Jong
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2018.06a
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pp.106-106
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2018
해양환경용 선박재료는 전기화학적인 부식을 발생시키는 염소이온($Cl^-$)이 다량 포함된 부식 환경에 장기간 노출되어 있어 부식에 대해 취약하다. 따라서 우수한 내식성 및 내침식성을 가진 재료를 선정하는 것은 매우 중요하다. 알루미늄 합금은 충분한 강도와 부동태 피막 형성으로 인해 내식성이 우수하여 해양환경용 선박 재료로서 널리 이용되고 있으며, 이에 따른 부식 특성에 관한 연구도 활발히 이뤄지고 있다. 그러나 선박에서는 부식에 의한 손상뿐만 아니라 전식에 의한 부식 손상도 발생할 수 있다. 특히 선미 부분은 프로펠러의 동합금과 알루미늄 합금의 이종금속 간 전위차에 의한 전식이 발생하여 선체의 다른 부위에 비해 부식이 더 심하게 진행될 수도 있다. 또한 전식은 해안 부두에 접안된 선박의 용접 시미주전류(stray current)에 의한 부식손상이 발생할 수 있으나 이에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구는 해양환경에서의 전식을 인위적으로 모사할 수 있는 부식 정전류 시험법을 이용하여 다양한 크기의 전식 손상을 유발시켰으며, 해양환경 하에서 선박재료로 주로 사용되는 알루미늄 합금인 Al5083-H321, Al5052-O, Al6061-T6에 대한 전식 특성을 비교, 분석하였다. 실험 방법으로 작동전극은 각 재료의 시험편을 $2cm{\times}2cm$ 으로 절단하여 sand paper # 2000 번까지 연마 후 아세톤과 증류수로 세척하고 건조하였으며, 제작된 시험편은 자체 제작한 홀더를 이용하여 $1cm^2$만 노출시킨 후 정전류 가속 실험을 실시하였다. 기준전극은 은/염화은(Ag/AgCl) 전극을, 대응전극은 백금(Pt) 전극을 사용하였다. 정전류 가속 조건은 $0.001mA/cm^2$, $0.1mA/cm^2$, $1mA/cm^2$, $5mA/cm^2$, $10mA/cm^2$의 전류 밀도를 천연해수에서 30분간 인가하였다. 각 재료에 대한 전식 특성은 실험 전후의 무게 감소량으로 전식의 저항 특성을 확인하였다. 그리고 3D 현미경으로 표면 손상 경향과 깊이를 측정하였으며, 주사전자현미경 (SEM)을 통해 표면 형상을 미시적으로 관찰하였다. 부식 정전류 시험 결과 모든 시편에서 $0.01mA/cm^2$에서 미세한 국부적인 부식이 일어났으며, 전류밀도가 증가할수록 표면 전반에 부식이 진행되고 성장하였다. 그리고 모든 인가 전류밀도의 조건에서 Al6061-T6가 5000계열(Al5083-H321, Al5052-O)보다 더 우수한 내식성을 나타났다.
An energy-based fatigue life prediction framework was previously developed by the authors for prediction of axial and bending fatigue life at various stress ratios. The framework for the prediction of fatigue life via energy analysis was based on a new constitutive law, which states the following: the amount of energy required to fracture a material is constant. In this study, the energy expressions that construct the new constitutive law are integrated into minimum potential energy formulation to develop new finite elements for uniaxial and bending fatigue life prediction. The comparison of finite element method (FEM) results to existing experimental fatigue data, verifies the new finite elements for fatigue life prediction. The final output of this finite element analysis is in the form of number of cycles to failure for each element in ascending or descending order. Therefore, the new finite element framework can provide the number of cycles to failure for each element in structural components. The performance of the fatigue finite elements is demonstrated by the fatigue life predictions from Al6061-T6 aluminum and Ti-6Al-4V. Results are compared with experimental results and analytical predictions.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.30
no.5
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pp.458-463
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2010
Since the acoustic nonlinearity is sensitive to the minute variation of material properties, the nonlinear ultrasonic technique(NUT) has been considered as a promising method to evaluate the material degradation or fatigue. However, there are certain limitations to apply the conventional NUT using the bulk wave to thin plates. In case of plates, the use of Lamb wave can be considered, however, the propagation characteristics of Lamb wave are completely different with the bulk wave, and thus the separate study for the nonlinearity of Lamb wave is required. For this work, this paper analyzed first the conditions of mode pair suitable for the practical application as well as for the cumulative propagation of quadratic harmonic frequency and summarized the result in for conditions; (1) phase matching, (2) non-zero power flux, (3) group velocity matching, and (4) non-zero out-of-plane displacement. Experimental results in aluminum plates showed that the amplitude of the secondary Lamb wave and nonlinear parameter growed up with increasing propagation distance at the mode pair satisfying the above all conditions and that the ration of nonlinear parameters measured in Al6061-T6 and Al1100-H15 was closed to the ratio of the absolute nonlinear parameters.
This paper presents a strength safety evaluation of composite pressure container for hydrogen fuel tanks with a storage capacity of 104 liter and 70MPa pressure. The carbon fiber composite container is manufactured by an aluminum liner of Al6061-T6 and composite multi-layers of hoop winding layer in circumferential direction, $12^{\circ}C$ inclined winding layer and $70^{\circ}C$winding layer in helical direction respectively. The FEM results on the strength safety of composite fuel tanks were evaluated with a criterion of design safety of US DOT-CFFC and KS B ISO 11119-2 codes. The FEM computed results indicate that the proposed design model of 104 liter composite container is safe based on two strength safety codes. But, the computed results of carbon fiber fuel tanks based on US DOT-CFFC code is safer compared with that of KS B ISO 11119-2. Thus the hydrogen gas pressure container of 70MPa may be evaluated and designed by US DOT-CFFC code for more strength safety.
Retardation or delay in fatigue crack growth due to overloads are important for the accurate prediction of fatigue lives of structural materials. In this study, retardation of fatigue crack growth in Al 6061-T6 weldments and heat affected zones (HAZ) after single overload cycle had been investigated. Retardation in both weldments and HAZ was observed. It was concluded that retardation in both weldment and HAZ was greater than in base metal due to microstructural change and crack branching and crack closure were major governing factor in retardation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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